對十月革命和馬列主義了解愈多，陳獨秀前往十月革命和列寧主義的故鄉蘇俄的願望就愈強烈。黨內一班年輕同誌中，早已有張國燾、張太雷、瞿秋白等人去過，還有陳獨秀自己在建黨前後親手送往蘇俄的革命青年正在那裏留學，有的還曾幸運地受到列寧的親自接見。作為黨的領袖，率領中共代表團出席共產國際第四次代表大會，也就順理成章了。
遵照共產國際執委會的要求，按照馬林設計的路線，陳獨秀從上海出發，途經北京，與劉仁靜（代表中國社會主義青年團）、王俊一行3人，經過長途跋涉，於1922年11月8日抵達莫斯科。由於是秘密出發，陳獨秀還化了裝，他們一行究竟是哪一天從北京出發，是從天津改乘輪船經海參崴再乘火車，還是直接從北京乘坐火車，抑或走的是別的什麼路線，由於現存資料的缺乏，現在都已無法確定了。
陳獨秀此行的主要使命就是代表中共中央參加在莫斯科召開的共產國際第四次代表大會，彙報中共中央對待國共合作和國民革命的意見，聽取共產國際和蘇共中央對於中國革命的指示。大會於11月5日正式召開，他們到達時，大會已經開幕3天了。
也許是該說的話早已對馬林說過，或者已在此前的文章中表達過，或者已經通過維經斯基向共產國際反映過，也許更簡單的就是陳獨秀自感普通話說得不好——總而言之，陳獨秀一行起初隻是聽，聽取了病中的列寧致大會的書麵賀詞：當前共產國際的“主要任務仍是爭取大多數工人”，又聽取了共產國際書記處書記拉狄克針對中國革命和中國共產黨所作的大會發言。邊聽邊思考。代表中共中央代表團在大會上作正式彙報的不是陳獨秀，而是劉仁靜，題目是《關於中國形勢的報告》。綜合起來，陳獨秀在會前和劉仁靜會上表達的主要觀點如下：
一是客觀分析了國民黨內的階級構成和政治派別。陳獨秀認為：國民黨員百分之七八十都是知識分子和小商人，隻有百分之二三十是工人，主要成員都是鑽營家和官僚，隻有孫中山一個人算是真正的革命家；國民黨員思想保守、迷信武力，沒有在國內開展群眾性的宣傳運動，沒有把群眾組織起來，總是期望通過武力達到國民革命的目的；國民黨內部派別複雜，特別是陳炯明與孫中山兩派之間矛盾重重，鬥爭激烈，陳炯明還發動了推翻孫中山的政變。
二是重點闡述了共產黨加入國民黨的政治意圖和鬥爭策略。陳獨秀指出：中共加入國民黨，隻是暫時支持國民黨，其主要意圖是按照共產國際的要求，糾正國民黨接近張作霖和日本、單純依靠武力的錯誤，向國民黨內的工人分子宣傳，使他們了解國民黨並不真正是為無產階級利益而鬥爭的政黨，認識到隻有共產黨才是工人階級的基本依靠力量，工人階級具有徹底的戰鬥精神，工人運動前途廣闊，以促進國民黨內的工人分子的覺悟並參加國民革命。歸納起來就是：第一，通過對國民黨內工人的宣傳，把他們爭取到共產黨這邊來；第二，擺脫孤立局麵，把群眾團結到共產黨周圍，一麵向帝國主義鬥爭，一麵分化國民黨。
但是，陳獨秀這些想法顯然隻是一廂情願，共產國際並不願接受，因為這違背了共產國際主張實行黨內聯盟的初衷。拉狄克的發言嚴厲批評中國共產黨人把自己關在書齋裏研究馬克思和列寧，號召中共“走出孔夫子式的共產主義學者書齋，到群眾中去！不僅到工人群眾中去，不僅到苦力中去，而且也到已被這一切事件激動起來的農民群眾中去”。這當然是正確的意見。但他首先確立中國革命的任務隻是進行反對日本帝國主義一項，忽視了中國革命所具有反對本國封建勢力的一麵。而且他還武斷地否認了在中國進行無產階級革命的條件，竟然說“在中國甚至連全國統一和建立全國統一的共和國的問題，都還沒有提上曆史的曆程”。拉狄克最後提出：中國共產黨的任務在於，把工人階級正在形成的現實力量統一到組織年輕的工人階級，對孫中山的國民黨采取明智的態度，共同進行反對帝國主義的鬥爭。總之一句話：共產黨要獨立從事工人運動，黨要在國民黨的旗幟下進行。
按照拉狄克發言的精神，大會通過了《共產國際的策略》和《東方問題提綱》。會後，共產國際執委會在聽取了馬林的報告後，又專門就國共關係通過了《關於中國共產黨和國民黨關係問題的決議》。這些決定和指示對於進一步轉變中共領袖們對於國民黨的態度，推動國共黨內合作，顯然有著重要意義。但是，無論是馬林還是拉狄克，他們在評估中國革命力量時，都有一個基本的態度：貶低共產黨並抬高國民黨。而且，在關於共產黨的首要任務和工作重點問題上，會上的發言和會後的決議顯然存在著明顯的矛盾：是在革命過程中為了社會革命的目的而去組織無產階級，還是全力以赴地幫助資產階級首先實現民族革命？這一個偏見、一個矛盾的存在，對共產黨人以後的革命產生了很壞的影響。
會議期間，陳獨秀所作的另一件重要的事，就是安排正在法國勤工儉學、生活學習都很艱難的一批青年共產黨人來莫斯科東方大學學習。
還是在第一次世界大戰結束後，國內有一批有誌青年來到法國勤工儉學，探詢革命真諦。這批青年中，既有來自全國各省的青年學生趙世炎、蔡和森、周恩來、王若飛和鄧小平等，更有陳獨秀的兩個兒子陳延年、陳喬年。他們在十分艱難的條件下邊工作邊學習，組建了中國共產黨旅法黨組織，潛心研究馬克思主義和發起愛國運動，有力地支援了國內的建黨工作和革命活動。
陳獨秀對於進步青年一向十分關懷，認為青年是革命的希望、國家的未來。對於自己的兩個兒子，他從來都是嚴格要求，鼓勵他們自闖前途。早在新文化運動發起之時，陳延年和陳喬年從家鄉安慶來到上海，小小年紀就進入工廠自謀生計。他倆食則粗餅，飲則自來水，與工人同作同息。友人埋怨陳獨秀心腸太狠，他則不為所動，處之泰然。陳延年和陳喬年離開祖國3年多，思想進步很快，在留法學生中頗具威信，不僅雙雙加入共產黨，而且還逐漸成為革命骨幹和領導人才。所有這些，陳獨秀都了然於胸。此次率領中共中央代表團來到莫斯科開會期間，陳獨秀接見了從法國來此的青年學生蕭三，得知在法國的同誌學習和生活的困難都很大，在和蘇聯有關方麵交涉之後，便寫信給留法學生的負責人趙世炎等，提出讓留法的同誌分批來莫斯科，進入東方大學學習。趙世炎等接到陳獨秀的信以後，進行了認真的研究，確定派趙世炎、陳延年、陳喬年、王若飛等12人第一批來蘇聯學習。從而較好地解決了留法學生的學習和生活問題，為中國革命培養了一批寶貴的優秀人才。
共產國際“四大”在完成了預定的任務後，於1922年12月5日閉幕。大會閉幕後，陳獨秀與瞿秋白一起回國，於1923年1月10日抵達北京，2月20日回到上海中共中央所在地。短暫的蘇聯之行遂告結束。但不可否認的是：陳獨秀原有的困惑並沒有解除，反而又增加了新的困惑。黨內合作方針之下的中國共產黨人，究竟應該如何從容應對即將到來的複雜局勢呢？